ABSTRACT This study aimed to evaluate the spatial dependence between agrometeorological variables and upland cotton yield the microregion of Cariri Oriental, Paraíba state (Brazil), using weighted spatial modeling system. In this study, we used the historical agricultural production data from the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), observed rainfall data from the Executive Water Management Agency of Paraíba State (AESA), and air temperature averages estimated by the Estima_T software. Spatial regression models (classical - CR, autoregressive - SARM, and spatial error - SEM) were used to correlate the dependent variable (upland cotton yield) with covariates (agrometeorological variables). Fitted model parameters were estimated using the Maximum Likelihood method. Model performance was evaluated based on coefficient of determination (R2), maximum likelihood function logarithm (AIC), and spatial residue analysis. Moreover, an exploratory spatial analysis allowed us to verify spatial autocorrelation between upland cotton yield and agrometeorological elements, using statistical tools such as Moran’s index I.

Resumo Este estudo avaliou as mudanças ocorridas no NEB por meio da análise espaço-temporal do albedo, NDVI e Ts obtidas com base no sensor MODIS no período de 2002 a 2011. Os dados obtidos por sensoriamento remoto foram associados a dados de precipitação obtidos por técnicas de reanálise para avaliação das áreas de interesse e seus respectivos pontos de amostras selecionados. O albedo apresentou mais de 75% de seus dados na faixa de 0,10 a 0,20 e os valores de Ts foram superiores a 28 °C em 88% dos pontos. As análises do NDVI e da precipitação apontaram que 73% e 76% dos dados foram superiores a 0,50 e a 1900 mm/ano, respectivamente. Foram observados aumentos significativos de Ts em anos que mais de 75% dos dados de precipitação estiveram abaixo dos 1500 mm/ano e crescimento de NDVI associado a anos de aumento da precipitação. O teste de Mann-Kendall ao nível de 5% apontou a ocorrência de tendências significativas apenas para os alvos nas áreas de caatinga e cerrado. Os maiores valores de NDVI se situaram em áreas de clima tropical úmido e de clima equatorial, com valores acima de 0,70.

Abstract This study evaluated the changes occurring in the NEB through the time-space analysis of albedo, NDVI and Ts obtained with MODIS data in the period from 2002 to 2011. The data collected by remote sensing were associated with precipitation data obtained by reanalysis to evaluate the areas of interest and their respectivCensoe selected sample points. The albedo presented more than 75% of its data in the range of 0.10 to 0.20 and Ts values were higher than 28 °C in 88% of the points. The NDVI and precipitation analyze indicated that 73% and 76% of the data were higher than 0.50 and 1900 mm/year, respectively. Significant increases in Ts were observed in years that more than 75% of precipitation data were below 1500 mm/year and NDVI growth associated with years of precipitation increase. The Mann-Kendall test at the 5% level pointed to the occurrence of significant trends only for the targets in the caatinga and cerrado areas. The highest values of NDVI were in areas of humid tropical climate and equatorial climate, with values above 0.70.

RESUMO A escassez de água deve intensificar-se no futuro e a irrigação se tornar alternativa essencial da produção agrícola, especialmente nas regiões áridas e semi-áridas, onde os recursos hídricos disponíveis são limitados. Foram realizados quatro experimentos de campo em ambiente tropical (2013 e 2014) com o objetivo de avaliar o efeito da data de plantio sobre a evapotranspiração da cultura (ETc), o coeficiente de cultura (Kc), as variáveis de crescimento e a eficiência de uso de água de coentro (Coriandrum sativum). Os plantios foram realizadas durante as estações de cultivo de inverno, primavera, verão e outono. A ETc foi obtida através do método do balanço hídrico do solo e da evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith, utilizando dados coletados de uma estação meteorológica automática localizada próxima à área experimental. Os resultados da pesquisa mostraram que os valores médios de ETc e Kc do coentro foram 139,8 mm e 0,87, respectivamente. A demanda hídrica da cultura foi maior durante o verão e menor no inverno; e no entanto, a sua produtividade é maior no outono e menor no inverno. Os resultados também indicaram que o coentro tem maior produtividade e desenvolvimento de suas variáveis de crescimento durante o período de outono. As variações climáticas exerceram efeitos significativos sobre a maioria das variáveis de crescimento, produtividade, ETc e Kc de coentro cultivadas em ambiente tropical no Brasil.

ABSTRACT The water scarcity is expected to intensify in the future and irrigation becomes an essential component of crop production, especially in arid and semiarid regions, where the available water resources are limited. Four field experiments were carried out at tropical environment in Brazil in 2013 and 2014, in order to evaluate the effect of planting date on crop evapotranspiration (ETc), crop coefficient (Kc), growth parameters and water use efficiency (WUE) of coriander (Coriandrum sativum) plants. The planting dates occurred during winter, spring, summer and autumn growing seasons. ETc was obtained through the soil water balance method and the reference evapotranspiration (ETo) through the Penman-Monteith method, using data collected from an automatic weather station located close to the experimental area. The results of the research showed that the mean values of coriander ETc and Kc were 139.8 mm and 0.87, respectively. Coriander water demand is higher in the summer growing season and lower in the winter; however, its yield is higher in the autumn and lower in the winter. Coriander has higher yield and development of its growth variables in the autumn growing season. The results also indicated that the interannual climate variations had significant effects on most growth variables, as yield, ETc and Kc of coriander grown in tropical environment.

ABTSRACT Erosion risk mapping and assessment are important for planning of natural resource management tool. The objective of this study was to simulate different scenarios of land use in the Sub-Middle of the São Francisco River Basin using the Soil and Water Assessment (SWAT) model to analyze the effects of changes in sediment yield, making comparisons with the present land use classification. The scenario analysis was (i) vegetation type characteristic of the semiarid region, (ii) growing corn and (iii) bare soil. For calibration procedure, the first three years of time series from 1993 to 1994 were validated using data from 1995 to 2004. The SWAT model employs the Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) to compute soil erosion data. The results of simulations for different land uses allowed the identification of areas with a high potential for erosion by water. The major impact produced by sediment inflow was in the bare soil scenario, corresponding to an increase of 93.7% over the current land use. The landscape management in river basins using SWAT model can help identify areas particularly susceptible to erosion process.

Este estudo avalia os impactos das alterações climáticas sobre o zoneamento agrícola de risco climático da cultura da cana-de-açúcar cultivada na região Nordeste do Brasil, baseado nos relatórios do IPCC. Combinado com técnicas de geoprocessamento (SIG) o modelo de balanço hídrico foi utilizado para identificar as áreas da região de estudo nas quais a cultura poderá sofrer restrições de rendimento devido às mudanças climáticas. Os dados utilizados no estudo foram as séries históricas de precipitação com no mínimo 30 anos de dados diários, coeficientes de cultura, evapotranspiração potencial e duração do ciclo da cultura. Adotou-se, como critério de corte para o Índice de Satisfação das Necessidades de Água para a cultura (ISNA) definido como a relação entre a evapotranspiração real e a evapotranspiração máxima (ETr/ETm) o valor 0,65. Os cenários utilizados nas simulações sem aumento na temperatura do ar e com aumento de 1,5; 3 e 5 ºC foram associados às alterações na precipitação de ±10, ±25 e ±40%. Os resultados indicam que existe uma diferença relevante entre os cenários de aquecimento e as condições climáticas atuais, em termos dos efeitos projetados da variação de temperatura sobre as áreas cultivadas com a cana-de-açúcar na região de estudo.

This study evaluates the impacts of climate change on the agricultural zoning of climatic risk of sugarcane crop grown in Northeastern Brazil based on IPCC reports. The water balance model combined with geospatial technologies (GIS) was used to identify regional areas where the crop will suffer yield reduction due to climate changes. The data used in the study were time series of precipitation at least 30 years of daily data, crop coefficients, potential evapotranspiration and duration of the crop cycle. A limit value of 0.65 was adopted for the water requirement satisfaction index (WRSI), which is defined as the ratio between actual evapotranspiration and maximum evapotranspiration (ETr/ETm). The scenarios used in simulations without an increase in air temperature and an increase of 1.5, 3 and 5 º C were associated with changes in precipitation of ±10, ±25 and ±40%. The results indicate that there is significant difference between the warming scenarios and the current weather conditions, in terms of the projected effects of temperature variation on the areas cultivated with sugarcane in the study region.

Este estudo avalia os impactos das alterações climáticas sobre o zoneamento agrícola de risco climático do milho cultivado na região Nordeste do Brasil, com base nos relatórios do IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). O modelo de balanço hídrico, combinado com técnicas de geoprocessamento, foi utilizado para identificar as áreas da região de estudo onde a cultura poderá sofrer restrições de rendimento devido à mudança do clima. Os dados utilizados no estudo foram as séries históricas de precipitação, com no mínimo 30 anos de dados diários, coeficientes de cultura, evapotranspiração potencial e a duração do ciclo da cultura. Os cenários de aumento na temperatura do ar utilizados nas simulações foram de 1,5; 3,0 e 5,0 ºC. A época de semeadura, de janeiro a março, da cultura de milho é menos afetada pelos cenários de aquecimento do que a semeadura nos meses de novembro e dezembro ou de abril e maio.

This study evaluates the impacts of climate change on the agricultural zoning of climatic risk in maize crop cultivated in the Northeastern of Brazil, based on the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reports. The water balance model, combined with geospatial technologies, was used to identify areas of the study region where the crops could suffer yield restrictions due to climate change. The data used in the study were the time series of rainfall with at least 30 years of daily data, crop coefficients, potential evapotranspiration and duration of the crop cycle. The scenarios of the increasing of air temperature used in the simulations were of 1.5ºC, 3ºC and 5ºC. The sowing date of maize crop from January to March appears to be less affected by warming scenarios than the sowing in November and December or April and May.

O principal objetivo do estudo foi avaliar o impacto das mudanças climáticas no algodoeiro herbáceo (Gossypium hirsutum L. latifolium Hutch) cultivado no Nordeste do Brasil a partir de estimativas da disponibilidade de terras aptas para a atividade agrícola de sequeiro. Essas informações, baseadas em cenários de aumento de temperatura e variabilidade da precipitação pluvial do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), alimentam um modelo inter-regional de balanço hídrico. Os dados utilizados no estudo foram séries climatológicas diárias de precipitação pluvial, maior que 30 anos, coeficientes da cultura, evapotranspiração potencial e a duração do ciclo. Os cenários denominados A, B e C correspondem, respectivamente, aos aumentos de temperatura média do ar em 1,5; 3,0 e 5,0 ºC associados com as oscilações percentuais de precipitação de ±10; ±25 e ±40%. O Índice de Satisfação das Necessidades de Água para a cultura (ISNA), definido como a relação entre a evapotranspiração real e a evapotranspiração máxima (ETr/ETm) foi utilizado como critério na definição das áreas favoráveis ao cultivo do algodoeiro. Os resultados obtidos sugerem que os cenários de mudanças climáticas podem provocar reduções de áreas favoráveis ao algodoeiro herbáceo em toda a região Nordeste do Brasil.

The main objective of the study was to analyse the impact of climate change on upland cotton (Gossypium hirsutum L. latifolium Hutch) grown in Northeastern Brazil from estimates of the availability of land suitable for rainfed agriculture. This information, based on scenarios of increased temperature and rainfall variability of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), was used in a model of inter-regional water balance. The data series used in the study were climatological daily rainfall of more than 30 years, crop coefficients, evapotranspiration potential and cycle length. The scenarios named A, B and C were related to increases in average air temperature of 1.5, 3.0 and 5.0 °C, respectively. In addition, these scenarios were associated with the precipitation fluctuations of ± 10, ± 25 and ± 40%.The Index Satisfaction of Water Requirements for crop (ISNA), defined as the ratio between the maximum evapotranspiration and actual evapotranspiration (ETa/ETm), was used as a criterion in defining areas favorable for cotton cultivation. The results obtained suggest that the climate change scenarios should lead to reduction in areas favorable for upland cotton in the entire northeast region of Brazil.

No presente estudo se avaliam os impactos da mudança do clima com base nos relatórios do Painel Intergovernamental em Mudanças do Clima (IPCC), no zoneamento agrícola de riscos climáticos para a cultura do feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp) cultivado em sistema de sequeiro, no Estado da Paraíba. Utilizou-se o modelo do balanço hídrico associado a técnicas de geoprocessamento, e se objetivou a identificação das regiões do Estado em que a cultura do feijão-caupi sofrerá restrições em face das mudanças climáticas. As variáveis consideradas no modelo foram precipitação pluvial, coeficientes de cultura, evapotranspiração potencial e duração das fases fenológicas da cultura. Adotou-se, como limite para o índice de satisfação da necessidade de água para a cultura (ISNA), o valor de 0,50. A data foi considerada adequada para a semeadura quando a simulação do balanço hídrico apresentou resultados de ISNA com frequência mínima de 80%, superior ao valor do critério adotado. Tendo em vista um aumento de temperatura do ar de 3 e 6 oC, como sugerido pelo IPCC, o cultivo do feijão-caupi sofrerá uma redução significativa nas áreas atualmente favoráveis ao seu cultivo no Estado da Paraíba.

This study evaluates the impacts of climate change, based on the reports of the IPCC, on the agricultural zoning of climatic risk of the rainfed cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) crop grown in the Paraíba state. The water balance model combined with GIS techniques was used for identifying areas in the state where the cowpea crop will suffer yield restrictions due to climate changes. Model input variables were: rainfall, crop coefficients, potential evapotranspiration and duration of the crop cycle. The limit value of 0.5 was adopted for the water requirement satisfaction index (WRSI). The date acceptable for seeding was that when the water balance simulation presented, for at least 80% minimum frequency, WRSI value greater than that limit value. An increase in air temperature of 3 and 6 oC, as suggested by the IPCC, will cause a significant reduction in the areas currently favorable for cowpea crop growth in the Paraíba state.